1. Klasifiko deFiberAMPLIFIEROJ
Estas tri ĉefaj specoj de optikaj amplifiloj:
(1) duonkondukta optika amplifilo (SOA, duonkondukta optika amplifilo);
(2) Optikaj fibraj amplifiloj dopitaj kun raraj teraj elementoj (erbium er, thulium tm, praseodimum pr, rubidium nd, ktp.), Ĉefe erbium-dopitaj fibraj amplifiloj (EDFA), same kiel thulium-dopitaj fibraj amplifiloj (TDFA) kaj praseodimio-dopitaj fibraj amplifiloj (PDFA), ktp.
(3) Ne -liniaj fibraj amplifiloj, ĉefe fibraj Raman -amplifiloj (FRA, fibra Raman -amplifilo). La ĉefa agada komparo de ĉi tiuj optikaj amplifiloj estas montrita en la tabelo
EDFA (Erbium dopita fibra amplifilo)
Plurnivela lasera sistemo povas esti formita per dopado de la kvarca fibro kun raraj teraj elementoj (kiel ND, ER, PR, TM, ktp.), Kaj la enira signallumo estas rekte amplifita sub la ago de la pumpilo. Post disponigado de taŭgaj retrosciigoj, fibra lasero formiĝas. La funkcianta ondolongo de la ND-dopita fibro-amplifilo estas 1060nm kaj 1330nm, kaj ĝia disvolviĝo kaj apliko estas limigitaj pro devio de la plej bona peka haveno de fibra optika komunikado kaj aliaj kialoj. La operaciaj ondolongoj de EDFA kaj PDFA estas respektive en la fenestro de la plej malalta perdo (1550nm) kaj nula disvastiga ondolongo (1300nm) de optika fibro-komunikado, kaj TDFA funkcias en la S-bando, kiuj estas tre taŭgaj por optikaj fibraj komunikadaj aplikoj. Precipe EDFA, la plej rapida disvolviĝo, estis praktika.
LaPrinciple de EDFA
La baza strukturo de EDFA estas montrita en Figuro 1 (a), kiu estas ĉefe kunmetita de aktiva mezo (Erbium-dopita silica fibro ĉirkaŭ dekoj da metroj longa, kun kerna diametro de 3-5 mikronoj kaj dopa koncentriĝo de (25-1000) x10-6), pumpilo-fonto (990 aŭ 1480nmm), Optical (990 aŭ 1480nmm), Optical (990 aŭ 1480nmm), Optical (990 aŭ 1480nmm), Optical ( Signala lumo kaj pumpila lumo povas disvastiĝi en la sama direkto (kodirekcia pumpado), kontraŭaj direktoj (inversa pumpado) aŭ ambaŭ direktoj (bidirekcia pumpado) en la fibro Erbium. Kiam la signallumo kaj la pumpilo estas injektitaj en la Erbium-fibro samtempe, la Erbium-jonoj ekscitas altan energian nivelon sub la ago de la pumpilo (Figuro 1 (b), tri-nivela sistemo), kaj rapide kadukiĝas al la metasta energia nivelo, kiam ĝi revenas al la grunda stato de la signalo de la signalo. Figuro 1 (c) estas ĝia amplifita spontanea emisio (ASE) spektro kun granda larĝa bando (ĝis 20-40nm) kaj du pintoj respondaj al 1530nm kaj 1550nm respektive.
La ĉefaj avantaĝoj de EDFA estas alta gajno, granda larĝa bando, alta elira potenco, alta pump -efikeco, malalta enmeta perdo kaj nesentemo al polariza stato.
2. Problemoj kun fibraj optikaj amplifiloj
Kvankam la optika amplifilo (precipe EDFA) havas multajn elstarajn avantaĝojn, ĝi ne estas ideala amplifilo. Krom la aldona bruo, kiu reduktas la SNR de la signalo, ekzistas iuj aliaj mankoj, kiel:
- malegaleco de la gajno-spektro ene de la amplifilo larĝa bando influas multkanalan amplifan rendimenton;
- Kiam optikaj amplifiloj estas akvofalitaj, la efikoj de ASE -bruo, fibro -disvastiĝo kaj neliniaj efikoj akumulos.
Ĉi tiuj aferoj devas esti pripensitaj en apliko kaj sistemo -projektado.
3. Apliko de Optika Amplifilo en Optika Fibra Komunika Sistemo
En la optika fibra komunikada sistemo, laFibra optika amplifiloUzeblas ne nur kiel potenca akcelilo de la dissendilo por pliigi la transdonan potencon, sed ankaŭ kiel antaŭamplifilo de la ricevilo por plibonigi la ricevantan sentivecon, kaj ankaŭ povas anstataŭigi la tradician optikan-elektran-optikan ripetilon, por etendi la transdonan distancon kaj realigi tute-optikan komunikadon.
En optikaj fibraj komunikaj sistemoj, la ĉefaj faktoroj limigantaj la transdonan distancon estas la perdo kaj disvastiĝo de la optika fibro. Uzante mallarĝan spektran lumfonton, aŭ laborante proksime al la nulo-disvastiga ondolongo, la influo de fibra disvastiĝo estas malgranda. Ĉi tiu sistemo ne bezonas plenumi kompletan signalan tempigan regeneradon (3R -relajso) ĉe ĉiu relajta stacio. Sufiĉas rekte amplifi la optikan signalon per optika amplifilo (1R -relajso). Optikaj amplifiloj povas esti uzataj ne nur en longdistancaj trunko-sistemoj sed ankaŭ en optikaj fibraj distribuaj retoj, precipe en WDM-sistemoj, por amplifi multoblajn kanalojn samtempe.
1) Apliko de optikaj amplifiloj en kofraj optikaj fibraj komunikaj sistemoj
Fig. 2 estas skema diagramo de la apliko de la optika amplifilo en la trunka optika fibra komunikada sistemo. (a) La bildo montras, ke la optika amplifilo estas uzata kiel la potenca akcelilo de la dissendilo kaj la antaŭamplifilo de la ricevilo tiel ke la ne-relay-distanco duobliĝas. Ekzemple, adoptante EDFA, la sistemo -transdono Distanco de 1,8GB/s pliiĝas de 120 km ĝis 250km aŭ eĉ atingas 400km. Figuro 2 (b)-(d) estas la apliko de optikaj amplifiloj en plur-relajaj sistemoj; Figuro (b) estas la tradicia 3R -relajta reĝimo; Figuro (c) estas la miksita relajta reĝimo de 3R -ripetiloj kaj optikaj amplifiloj; Figuro 2 (d) ĝi estas ĉia-optika relajta reĝimo; En ĉia-optika komunikada sistemo, ĝi ne inkluzivas tempigajn kaj regenerajn cirkvitojn, do ĝi estas bit-travidebla, kaj ne ekzistas limigo de "elektronika botelo". Tiel longe kiel la sendado kaj ricevado de ekipaĵoj ĉe ambaŭ ekstremoj estas anstataŭigitaj, estas facile ĝisdatigi de malalta indico al alta indico, kaj la optika amplifilo ne bezonas esti anstataŭigita.
2) Apliko de optika amplifilo en optika fibra distribua reto
La avantaĝoj de alta potenco -eligo de optikaj amplifiloj (precipe EDFA) estas tre utilaj en larĝbendaj distribuaj retoj (kiel ekzempleCATVRetoj). La tradicia CATV -reto adoptas koaksian kablon, kiu devas esti amplifita ĉiun kelkcent metrojn, kaj la servo -radio de la reto estas ĉirkaŭ 7 km. La optika fibra CATV -reto uzanta optikajn amplifilojn ne nur multe povas pliigi la nombron de distribuitaj uzantoj, sed ankaŭ tre vastigi la retan vojon. Lastatempaj evoluoj montris, ke la distribuo de optika fibro/hibrido (HFC) tiras la fortojn de ambaŭ kaj havas fortan konkurencivon.
Figuro 4 estas ekzemplo de optika fibra distribua reto por AM-VSB-modulado de 35 kanaloj de TV. La lumfonto de la dissendilo estas DFB-LD kun ondolongo de 1550nm kaj elira potenco de 3.3dBm. Uzante 4 -nivelan EDFA kiel potencan distribuan amplifilon, ĝia eniga potenco estas ĉirkaŭ -6dBm, kaj ĝia elira potenco estas ĉirkaŭ 13dBm. Optika Ricevilo -Sentemo -9.2d BM. Post 4 niveloj de distribuo, la tuta nombro de uzantoj atingis 4,2 milionojn, kaj la reto -vojo estas pli ol dekoj da kilometroj. La pezita signalo-brua rilatumo de la testo estis pli granda ol 45dB, kaj EDFA ne kaŭzis redukton de CSO.
Afiŝotempo: Apr-23-2023